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Procédé de moulage.
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La présente invention se rapporte à un procd6 de moula.
Ce pour appliquer et faire adhérer z un substrat thermoplastique une applique décorative ou fonctionnelle en La même matière th.nop.A8tique ou en une matière différente.
On a assiste au cours des dernières années A un davolop. pement extrêmement rapide ce j.'utilisation des résines thermo- .Qlt1ues tomes que je poiyétliylbno, Le polypropyicne, it polystyrène, les polycarbonates et les polyamides à la fabrlca- .tien d'objet. Ou commerce pr<<t@rMent faits en bois, a4tal
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verre, papier et matières analogues, particulièrement dans le
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secteur emballage. Par exemple, les flaconnages en matière plaoti- que souple, les jouets, les meubles, les couverts et l..."1et-
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tes à jeter après usage, et les caissettes d'emballage pour les boissons trouvent tous des marché qui se développent sans cesse, en prennnt la place d'objets antérieurement fabriquât
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en d'autres matières.
Pour beaucoup de ces objets en matière plastique, on a trouvé essentiel à leur usage commercial que des motifs déco-
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rfti;1r, descriptifs ou publicitaires soient attachas en permanen- ce aux articles corme on le faisait pour les articles en bois, mAtAl, papier, etc, du mfcme type. Il falJait cône résoudre le problème de posor à peu ce frais sur un substrat thermoplasti- que une appliqua d'une seule couleur ou une applique polychrome ayant souvent des détails compliquas, de façon qu'elle soit agréable à l'oeil et solidement fixée pour résister aux mani- pulations brutales au cours au transport, au stockage de longue aurée dans divers milieux, etc.
A la différence du bois, du métal ou du papier, la plu- part des matières thermoplastiques ont une très faible affinité pour des matières dissemblables telles que l'encre, les pâtes
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et les colles, et même pour la môme matière thecpla8t1ue ou d'autres matières theraopiastiquos, à moins que la tempéra- ture d'une ou des deux surfaces à unir soit portée z un point où elle risque de créer ces a'forABt10ns, modifier les couleurs, ou provoquer leur Balance
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On a propose ces techniques très différentes pour for- mer des appliques par stratification de matières thermoplasti- ques sur ces matières thermoplastiques, Par exemule, on ruz propo- sé d'utiliser ces moules gravés où la matière de l'applique est d'abord introduite dans les creux du dessin,
puis la matière for-
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maint le substrat est appliquée sur toute la surface au Moule* On a également proposa de former d'avance le motif de l'applique par estampage de ce motif à partir d'une feuille de matière plastique, puis de presser le motif sur le substrat, l'un des
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deux ou les deux ayant Até amenés à un itat de ramollissement par
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chauffage* De nombreux adhésifs ont été également proposas pour fixer ces matières l'une à l'autre.
Chacun de ces procédés connus possède des inconvénients Important , soit du point de vue des fraie de fabrication, soit
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à cause d'un manque d'adaptabilit ou de dUrab1it. Cet objets tels que ces casiers qui doivent résister à des emplois rp4t. pour transporter des bouteilles et des bottes, et où le motif de l'applique est appiqu6 à l'aide d'un adhésif ne résistent que trop peu ue temps avant que cette décoration ne se ddt1'1or. et se perde, art1cuiêrement, lorsque l'applique est composée ce deux ou plusieurs matières plastiques colorées, les procès de theraofaçonnage n'ont pu empêcher le mélange des couleurs à l'interface des deux matières colordes, nuisible à l'aspect du produite
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Un but nra1 de l'invention est de procurer un procéda de moulage pour former des appliques stratifiées theroplA8tiQue.
unicolores ou multicolores décoratives et/ou fonctionnelles sur un substrat, procédé qui donne un stratifié solidement fixa où les interfaces des couleurs éventuelles sont bien définies.
Suivant 'invention, un procédé pour appliquer une
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application de matière ther;nopiastîue sur un substrat thermo- plastique est caractérisé en ce ou 'on utilise une plaque de moulage ou un substratoont l'un ou les deux comprennent des plages en saillie définissant les limites au motifde l'appli-
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que et i'ox::an avec les surfaces opposa'! de in plaque de mu- lage et du substrat un scoule en creux; on -aeiinee au ;no1ns un canal reliant le croux du moule à la face post61'1p.ure"cte la plaque de moulage; on presse la plaque de moulage et le substrat l'un con- tre l'autre sous une pression suffisante pour obtenir le con- tact intime des plages avec la surface opposée;
on injecte par @
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le canal La iiiatièrc ronoue destint'e à constituer l'applique dans le creux au bouif pour le remplir et former le motif de 1'a1'1'11- que; on refroidit La matière de l'applique injectée usqu'à la température de solidification en contact avec le substrat;
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puis on enlève la plaque de Moulage du substrat portant le motif de l'applique qui y adhère.
Le procédé sera bien compris en se référant au dessin annexé, oùs
Fig. 1 est une plaque de moulage en gravée en creux utilisée dans le procédé; et,
Fig. 2 est une coupe transversale partielle à plus gran- de échelle suivant la ligne 2-2 de la fig.l,
Le moule de la fig.l comprend une plaque de base rigide résistant à la chaleur 10 présentant des creux 12 dont chacun est bordé par une plage 14 d'une pièce avec la plaque de base 10 et saillant suffisaient au-dessus de sa surface pour que les plages puissent entrer en contact intimement,
et de préférence enfermer légèrement vers l'intérieur le substrat de matière plas- tique 24 contre lequel on applicue le moule (fig.2). Un ou plusieurs passages de très petit diamètre 16 relie chaque creux 12 au verso de la plaque de base. Par ces passades 16, de la matière plastique fondue peut passer du verso au recto de la plaque ce base pour remplir les creux 12 qui sont délimités car les plages 14, le substrat de matière plastique contre lequel portent les places, et la partie concave creuse au moule.
Pour permettre à l'air emprisonné dans les creux de s'échapper et assurer le remplisse complet ae ces creux par la matière plas- tique, des petites rainures 18 sont avantageusement ménagées dans la surface supérieure ae la plage 14, suffisamment petites pour empêcher la matière plastique fondue de s'échapper tout en permettant le passage de l'air. D'autres moyens d'évacuer l'air emprisonna peuvent être utilisas, par exemple une partie poreuse au crux au moule qui permet l'échappement de l'air par la plage 14 ou par la plaque ae base 10.
La fig. 2 est une coupe suivent la ligne 2-2 au moule re- présenté à la fig.1, à plus grince échelle montrant le moue appli. que contre un substrat sur lequel on désire former le motive @
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l'cpplique. La hauteur des plages 14 au-dessus de la surface de la plaque de base 10 n'eat pas très critique mais il s'est
Avéré que pour assurer un bon joint avec le substrat 24 es le creux du moule 12, cette hauteur doit être au moins 0,025 mm, et de préférence 0,05 mm.
La hauteur des plages ne comporte pas de maximum théorique, mines à part les restrictions imposées *par la résistance des matériaux* Dans ces conditions Idéales' lorsque le substrat et la surface de la plaque de base sont parfaitement lisses et planes dans la forme la plus simple* il ne faut aucune plage =la ces conditions ne sont pas fréquentée en pratique. D'autre part, on peut aussi utiliser un substrat avec plages formées d'avance N'appliquant sur une plaque de base plane pour former un joint* En ce das, la plaque de base ne doit pas nécessairement comporter des place., mais elle peut en avoir aussi, si on le désir*.
Pour presser le moule et le substrat en contact intime, une plaque d'appui 20 est avanta- . geusement utilisée@
Les proportions et les dimensions du creux 12 ne sont pas critiques non plue. En théorie, on peut former des appliquée de toute épaisseur désirer bien qu'avec des appliques extrêmement min- ces à appliquer sur un substrat froid, il faille prendre soin de fournir à la matière plastique fondue assez de chaleur pour qu'elle adhère solidement au support. On a aussi trouvé avanta- geux que les angles au fond du creux du moule soient arrondis afin que l'applique sur le produit fini puisse mieux esquiver les coups qu'elle pourrait recevoir accidentellement de cote en cours d'usage.
En outre, sur la fige 2, la matière plastique fondu* est introduite dans le creux 12 du moule par le canal 16 qui, avant tout, pour des raisons d'aspect du produit fini, * un diamètre et une longueur aussi réduite que possible, compte tenu de la viscosité du polymère fondu utilise. On a trouve, par exem- ple, que dana le cas du polyéthylène$ un diamètre et une Ion*.
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gueur *$environ 0,38 mm constituent un minimum pratique.
Le canal plus grand 22 qui est avantageusement relié à d'autres canaux semblables pour la couine, assure un passage sans obstacle de la matière plastique fondue amis la cavité du moule depuis une source extérieure telle qu'un appareil ae moulage par injection ou par extrusion de type connu.
Vu les pressions considérables nécessaires pour faire passer 1a matière plastique fondue par les très petits canaux 16, de l'ordre de 20 à 51 atmosphères lorsqu'on utilise un piston de 413 cm2 dans l'appareil de moulage par injection,, il est très avan- tageux de =unir d'un organe d'appui rigide le substrat sur lequel on désire poser l'applique, particulièrement aux endroits en contact avec la Matière plastique fondue qui doit former le motif de l'applique.
La température du substrat et de la matière fondue desti- née à forcer l'applique ne sont pas critiques et dépendent prin- cipalement de la matière thermoplastique utilisée dans chaque cas.
En général, le substrat peut être, au moins au début de l'opéra- tion, à la température ordinaire, c'est-à-dire que ni chauffage ni refroidissement ne sont nécessaires. La matière formant le motif ce l'applique doit évidemment être suffisamment chaude pour' se trouver a l'état fondu fluide et passer assez facilement par les canaux ou aouie. Pour obtenir une meilleure adhérence ce l'applique, la matière plastique fondue appliquée sur le substrat doit aussi être suffisaient chaude pour ramollir le substrat aux enaroits boraés par les places, afin de s'y soucer. our le polyéthylène à haute densité (0,
96 indice de fusion 2 à 3) ces températures ae 270 à 300 C pour ls matière de l'applique donnent ae très bons résultats,
Toutes les résines thermoplastiques synthétiques connues (convenant pour .Le .soulage par injection) peuvent être utilisées comme substrat ou comme metif.
On peut citer par exemple les copo- lymères de poly(éthylène-éthylacrylate), particulièrement ceux
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contenant de 2 à 40 d'4thyiaoryl&te, le pa,ythylèri le poly- proPYlène" le polystyrène, le POl.t(C1-méthyl.tyrène)., le palyahla- rure de vinyle, le poly(u6thylm6thacryltl.te), le poly(acrylonitrile) le poly(acétate de vinyle), les poly(hydroxy4thers), le '011- oxyinrfthylone, le polybutadiéne, le ois-polyisoprbne,, le poly- dimathylbutadiéne, le polyvinylformal, l'act&l de polyvinyle les copolymres de (chlorure de vinyle et d'acrylanitrile),, le chlorure de polyvinylidéne, ire polyéthylmathaorylate, le poly-n- propylm0thacrylate, les polycarbonates tels que ceux prpars par réaction d'un biaph4nol avec la phosgène, le poly-a-vinyinaphta- .
,ne, la pa.y-a..vinya.pyrid,ne, le polymnthylaerylate les copo- ly,nhres de (chlorure vue vinylidène et d'acétate de vinyle), le polyvinyibutyra., le polyoichlorostyréne, les polyurthane8. Pe préférence, .Le substrat et .La matière au motif sont constituas par la même résine ou au moins par des résines compatibles,
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a'est-a-d,re qui forment une seule phase lorsqu'elles sont fon- dues et mtiiangeos. te polyéthylène, et particulièrement le poly- <?thyxène à densité supérieure à 0,94, convient particultèreraent pour le substrat et le motif.
Les résines utilisées peuvent également contenir des additifs classiques, tels cue des pigments, des lubrifiants, des plastifiants, des charges, des antioxydants.
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it*exemple ci après est typique du pro<:h4C< de l'invention. ezza4E.- En utilisant un appareil de inouxage par injection classai- que en combinaison avec un agencement reprisent** aux Fige* 1 et 2 des dessins, on décore un casier à bouteille'! destina à contenir 24 bouteilles de soda, a'un .motif en applique sur un des panneaux
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latéraux, us casier a oraJ.ab':'v.nel'1t <<t'.' fait en uol;thYlne ayant une aensitre a'environ 0,96 et un incice ae fusion de 2 à 3.
Le panneau latéral au casier qui sert de substrat pour le Motif de l'applique est pratiquement plane et a environ 56 cm do long,
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10 cm ce lare et une épaisseur d'environ bzz mm. pour préparer
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ce panneau latéral, à entrer en contact avec du polyéthylène fondu de la même densité et au même poids moléculaire moyen, le panneau est fermement pressa entre un bloc de mâta d'appui et la plaque au moule, une force d'environ 35 tonnes 'µtant utilisée pour presser la surface du substrat contre les plages au moule.
En utilisant une pression d'environ 34 atmosphères, on fait passer au polyéthylène à haute densité fondu à une température d'envi- ron 270 C par l'orifice de l'appareil de moulage par injection, puis par les canaux ce coulée ou aouie et dans les creux forais entre la surface au substrat et la région du moule définie par les places de celui-ci. L'air emprisonné est chassa, par une ,trie ce petites rainures creusées dans les surfaces des plages en contact avec le substrat, par la Matière plastique pénétrant dans le moule qui remplit complètement le creux du .Houle.
Le polymère fonau se soude à la partie de la surface du substrat de polyéthylène dans la région de contact et, après refroidissement pour permettre au polymère fondu de se aolidi- .fier, on enlève le moule, laissant l'objet achevé.